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18/04/2013 #1


Duda amplificadores operacionales
Hola! Actualmente estoy realizando el siguiente proyecto: se trata de un AO como sumador no inversor que suma un offset de 2.5V a una señal de un sensor ± 2.5V para así poder leer la señal +5-0V con un Arduino (lleva un ADC unipolar).
La duda que tengo es relacionada con la alimentación del AO, ya que en principio quiero usar un LM741 con una alimentación asimétrica +12V - GND (recuerdo que la señal de salida siempre sera positiva), seria posible realizarlo con esta alimentacion? O debería usar un LM358?

Muchas gracias.
18/04/2013 #2

Avatar de chclau

La señal de salida es siempre positiva pero la de entrada no. Sea cual sea el operacional que uses, necesitaras alimentacion positiva y negativa, y con el margen que la hoja de datos te indique, que puede llegar a ser uno o dos voltios mayor que la entrada mas positiva o menor que la mas negativa.
18/04/2013 #3

Avatar de cosmefulanito04

Está bien lo que tenés pensado hacer, pero tené en cuenta esto:

1- En forma ideal como máximo podés tener una tensión de -2,5V a la entrada.

2- En la realidad como dijo chclau arriba, los operacionales que no son rail-to-rail tienen limitaciones en su excursión de salida, por ej. un 358 alimentado con 12v, tiene un rango útil a la entrada de 1,5v a 10,5v (ver hojas de datos).

3- Como se da "2-" en el 358, ahora "1-" queda todavía más limitado y por lo tanto tu tensión negativa máxima será -1v (-2,5V+1,5v=-1v). Por lo tanto sería mejor que uses 3,25v de offset y así tenés el mismo rango dinámico para las señales positivas como para las negativas (+/-1,75v).

4- Si, podés usar un 741, tanto con el 358 como con el 741, requieren de esta tensión de offset para trabajar.
18/04/2013 #4


cosmefulanito04 dijo: Ver Mensaje
Está bien lo que tenés pensado hacer, pero tené en cuenta esto:

1- En forma ideal como máximo podés tener una tensión de -2,5V a la entrada.

2- En la realidad como dijo chclau arriba, los operacionales que no son rail-to-rail tienen limitaciones en su excursión de salida, por ej. un 358 alimentado con 12v, tiene un rango útil a la entrada de 1,5v a 10,5v (ver hojas de datos).

3- Como se da "2-" en el 358, ahora "1-" queda todavía más limitado y por lo tanto tu tensión negativa máxima será -1v (-2,5V+1,5v=-1v). Por lo tanto sería mejor que uses 3,25v de offset y así tenés el mismo rango dinámico para las señales positivas como para las negativas (+/-1,75v).

4- Si, podés usar un 741, tanto con el 358 como con el 741, requieren de esta tensión de offset para trabajar.
No se sí me explicado bien, no quiero una señal +/- 1,75V a la salida del AO, la salida de este siempre debe ser positiva.

---------- Actualizado después de 8 minutos ----------

chclau dijo: Ver Mensaje
La señal de salida es siempre positiva pero la de entrada no. Sea cual sea el operacional que uses, necesitaras alimentacion positiva y negativa, y con el margen que la hoja de datos te indique, que puede llegar a ser uno o dos voltios mayor que la entrada mas positiva o menor que la mas negativa.
Entonces, si uso un AO simple supply no funcionaria correctamente? Por lo que entiendo (por el hecho de que la señal de entrada puede ser -) estoy obligado a alimentarlo simétricamente? Pues vaya faena, porque a ver de donde saco yo tensión negativa de mi circuito (al no ser que emplee una masa virtual!).
18/04/2013 #5

Avatar de cosmefulanito04

achop dijo: Ver Mensaje
No se sí me explicado bien, no quiero una señal +/- 1,75V a la salida del AO, la salida de este siempre debe ser positiva.
Yo no me expliqué bien entonces.

Para que se entienda por ej con un operacional de ganancia unitaria, tu rango de entrada puede ser de +/-1,75v, con lo cual a la salida del operacional vas a tener una señal que varíe de 1,5v a 5v (si usas 3,25v de offset como te digo).
18/04/2013 #6

Avatar de chclau

No, disculpame, me equivoque, si haces la configuracion sumadora no renes problema, fijate en la explicacion de cosmefulanito que esta bien.
19/04/2013 #7

Avatar de seaarg

cosmefulanito04 dijo: Ver Mensaje
2- En la realidad como dijo chclau arriba, los operacionales que no son rail-to-rail tienen limitaciones en su excursión de salida, por ej. un 358 alimentado con 12v, tiene un rango útil a la entrada de 1,5v a 10,5v (ver hojas de datos).
Cosme, ¿Como se llama el parametro de la hoja de datos que determina esto? o ¿Como lo veo en la hoja de datos?
19/04/2013 #8

Avatar de cosmefulanito04

En algunas hojas te dan el dato del "voltage range", como por ejemplo el LM358, pero si te fijás dice esto:



Es decir que en principio podrías tener una salida que va de 0v a Vcc-1,5v.

Sin embargo yo te aseguro que en la práctica eso no se dá, si alimentás a ese operacional con 12v usando fuente simple, y querés una salida de 0,7v, vas a ver que como mínimo obtenés 1,5v.
19/04/2013 #9

Avatar de seaarg

Comprendo, entonces como regla a falta de mejor dato podriamos decir que lo que se me quita arriba, tengo que quitarlo abajo.

¿Algo similar se aplica a un comparador en las entradas? Vale decir, si tengo en la entrada negativa una referencia de 0.1V para hacer algo que active al superar ese umbral, no podria hacerlo? Como se llama el parametro para los valores extremos en las entradas de un AO y/o comparador?
19/04/2013 #10

Avatar de cosmefulanito04

Me quedé pensando en la hoja de datos del 358 y me rectifico.

Eso que dije que la tensión a la salida iría de 1,5v a Vcc-1,5v se debería dar con el 741 o con un operacional que trabaja con fuente doble, con el 358 que justamente está preparado para trabajar con fuente simple no, eso es lo que lo diferencia del resto, que es un rail-to-rail a medias.

Más tarde hago unas pruebas con un 358 que tengo por ahí les comento.

seaarg dijo:
¿Algo similar se aplica a un comparador en las entradas? Vale decir, si tengo en la entrada negativa una referencia de 0.1V para hacer algo que active al superar ese umbral, no podria hacerlo? Como se llama el parametro para los valores extremos en las entradas de un AO y/o comparador?
Yo me fijaría más que nada en el offset. Si tu tensión de comparación es superior al máximo offset que podrías llegar a tener, se supone que debería funcionar si esa diferencia de tensión se encuentra dentro del rango de alimeantación del operacional.

Por ej. el 358 dice que tiene 7mV max de offset (sin tener en cuenta las corrientes), con lo cual en 1era instancia debería funcionar.

Cuando haga la prueba del 358, pruebo en la configuración comparador
19/04/2013 #11


seaarg, se le conoce como voltaje de saturación, Vsat. Los AO típicos tienen +/-Vsat como 1.5V inferior a las alimentaciones, los comparadores se acercan más a la fuente y tienen la ventaja de que muchos son a colector abierto.
19/04/2013 #12

Avatar de cosmefulanito04

Estuve probando y la cosa es así:

- LM358 funciona tal como dice la hoja de datos, lo saturás para arriba y a la salida tenés Vcc-1,5v aproximadamente, lo saturás para abajo y a la salida tenés unos pocos mV. En modo lineal, como amplificador no inversor no tiene problemas con trabajar con salidas menores a 1,5v y lo mismo sucede en la configuración restador (pata neg. a una tensión).

- 741 en cambio si se da lo que decía, el tipo cuando lo saturás para abajo presenta 1,5V a la salida.

Sobre comparar 100mV con el LM358, usando un led a la salida, efectivamente funciona sin problemas, incluso llegue a llevarlo a una diferencia de 40mV y seguía funcionando bien.
19/04/2013 #13

Avatar de seaarg

Muchas gracias a ambos, son dudas que tuve siempre ya que en simulacion las cosas siempre andan "bien"
20/04/2013 #14


Por tanto, entiendo que el LM358 quizás se adapta mejor a mi aplicación que el LM741?
20/04/2013 #15

Avatar de cosmefulanito04

achop dijo: Ver Mensaje
Por tanto, entiendo que el LM358 quizás se adapta mejor a mi aplicación que el LM741?
Si, porque tu salida podrá ir de 0 a 5v, por lo tanto está bien que uses 2,5v de offset.
23/04/2013 #16


Una duda, un circuito RC tipo sujetador de voltaje me puede servir para mi aplicación? Puede ser más interesante de implementar, por su sencillez.
23/04/2013 #17

Avatar de cosmefulanito04

achop dijo: Ver Mensaje
Una duda, un circuito RC tipo sujetador de voltaje me puede servir para mi aplicación? Puede ser más interesante de implementar, por su sencillez.
¿Qué es un "RC tipo sujetador de voltaje"? ¿podrías subir el circuito?

Me imagino que puede ser un capacitor de acople seguido de un divisor resistivo antes del ADC, eso puede funcionar solo si la señal a medir es alterna, si es continua no.
23/04/2013 #18


cosmefulanito04 dijo: Ver Mensaje
¿Qué es un "RC tipo sujetador de voltaje"? ¿podrías subir el circuito?

Me imagino que puede ser un capacitor de acople seguido de un divisor resistivo antes del ADC, eso puede funcionar solo si la señal a medir es alterna, si es continua no.
Más o menos es eso, con un diodo y una fuente de tensión que aporta el offset deseado. La señal a medir puede estar entre +10V y -10V y no es periódica, puede estar alrededor de +7 (p.ej) durante horas y después bajar a -5V...
La idea de esta aplicación es registrar valores de tensión que nos proporciona cierto aparato y realizar un registro continuo (muestreo a 0,25 ms) durante un día completo para poder detectar incidencias, posibles averías...
23/04/2013 #19

Avatar de cosmefulanito04

achop dijo: Ver Mensaje
Más o menos es eso, con un diodo y una fuente de tensión que aporta el offset deseado. La señal a medir puede estar entre +10V y -10V y no es periódica, puede estar alrededor de +7 (p.ej) durante horas y después bajar a -5V...
La idea de esta aplicación es registrar valores de tensión que nos proporciona cierto aparato y realizar un registro continuo (muestreo a 0,25 ms) durante un día completo para poder detectar incidencias, posibles averías...
Y si haces eso, ¿qué pasa con el capacitor?

Pensá, vas a tener por ej. 7v durante horas, eso es igual a tener una continua y un capacitor en serie, tiene un efecto sobre esa continua ¿cuál?.

Como tu tensión ya de por si es grande (dato que en un primer momento no diste), podrías emplear una "red de resistencias" (en realidad son solo 2 resistencia) y luego le podés agregar 2 diodos de protección. Algo así:



De esa adaptación vas a tener que calcular:

- R1
- R2
- Voffset

No es difícil de calcularlo, pero tal vez te cueste generar esa tensión de offset sin un buffer.
24/04/2013 #20


Puntualizo, la señal a medir varía de +-10V pero ya tenía previsto poner un divisor de tensión para bajarlo a +-2,5V.
La señal de offset pensaba sacarla, aprovechando la alimentación a +12V y ponerle una r y un zener de 2,5V.
He simulado ese circuito y parece funcionar correctamente, y lo más importante (y que no he logrado con los AO) es que la tensión de salida sigue perfectamente la de entrada y no distorsiona el offset.
El esquema del circuito sujetador de voltaje es el adjunto.
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